桥面中央开口悬索桥涡激共振与制涡试验研究

研究了中央开口断面悬索桥涡振及其控制风洞试验。考虑了模型涡振幅值和和实桥涡振幅值之间换算的修正系数,风洞试验表明中央开口是导致该种断面形式涡激振动发生的主要原因。所设计的两种制涡方案都能达到控制涡振的目的,在不改变断面形式等因素的前提下,设计的制涡方案二能有效控制涡振,符合工程实际要求。同时试验也表明,阻尼能大幅降低涡振幅值。

复杂山地环境下脉动风速谱研究

进行了8种坡度下单个三维山体的模型风洞试验,讨论了山体各位置脉动风速谱的变化规律,以及坡度对脉动风速谱的影响.结果表明:背风面山脚0.8 h高度以下位置,脉动风速功率谱与来流风速谱相比,功率谱峰值明显增大,峰值频率向高频移动,单峰特征明显,频带变窄.除此以外的背风面其他位置、迎风面以及山顶位置的脉动风速功率谱与来流风速谱基本一致.提出了山体背风面脉动风速能量由来流湍流能量和山体尾流涡旋能量构成的思想,将来流脉动风速谱与涡旋谱进行分离,并根据试验数据拟合,提出了保守的涡旋谱的计算公式.根据不同坡度山体的试验,得出了0.5为涡旋产生与否的临界坡度.

输电塔线耦联体系风洞试验及数值模拟研究

为研究输电线路的风振响应,以某500 kV送电线路为工程背景,设计了三塔两线完全气弹模型并进行了风洞试验。利用有限元分析软件ABAQUS建立了三塔两线模型,计算了该线路在随机风场中的动力响应,探讨了塔线体系耦联振动特性。研究结果表明:输电线的存在增加了塔线体系的背景响应,增大了塔线体系的阻尼,降低了共振响应;挂线后塔线的耦联作用对输电塔加速度和位移造成了不同的影响。高风速下输电塔响应和输电线响应的功率谱密度会出现能量交叉,塔线之间的耦合作用大大加强,这极有可能导致塔线的耦联共振作用。因而进行输电杆塔设计时,需考虑塔线之间的耦联振动对输电塔响应所带来的不利影响。

考虑气弹效应的超大型冷却塔脉动风压非高斯特性研究

设计制作可同步测压测振的超大型冷却塔(高度为200 m)完备气弹模型,获取了考虑气弹效应的表面脉动风荷载,并对脉动风压的非高斯统计特性进行研究。基于测点脉动风压时程及其概率密度分布曲线,对具有非高斯分布特性的局部区域作出判断,再从风压信号的时间空间相关性入手,并结合中心极限定理讨论非高斯风压的形成机理,最后基于高阶矩的斜度及峰态值给出非高斯特征的区域划分和判别标准。

低雷诺数k-ε模型钝体绕流场预测能力研究

以1∶3缩比标准MIRA三厢车型为对象,基于合理的网格策略,应用AB、LS、AKN和CHC四种低雷诺数k-ε湍流模型,对其外部绕流场进行数值仿真.以风洞试验数据为准,通过比较气动阻力系数及车身表面压力系数,系统研究四种低雷诺数湍流模型针对处于车体不同部位存在不同运动特征流动的仿真特性,进而明确四种低雷诺数模型针对高雷诺数临地面钝体绕流预测能力的强弱.

世博轴索膜结构屋面风效应的监测分析

为深入研究体型复杂的索膜结构屋面在真实环境中的风压分布和风振特性,对世博轴索膜结构屋面开展了为期两年的风效应监测.通过分析2011年7月一次大风过程的监测数据,得到索膜结构屋面所处的风环境和风压分布特性,并将实测结果和风洞试验数据进行比较.分析结果表明:世博轴屋面来流风一侧以负风压为主,另一侧以正风压为主;来流风一侧边缘的脉动风压最大,另一侧的脉动风压较小;平均风压系数和脉动风压系数随屋面高度由高到低逐渐变小;随着风速的增大,平均风压系数基本保持不变;风压系数实测值略小于风洞试验值,两者分布趋势基本一致.

固定舵二维弹道修正弹网格模型研究

为确定固定舵二维弹道修正弹的网格划分方法,分别建立非结构网格和结构网格模型。应用Fluent软件对所得网格模型进行数值计算,获得修正弹在不同马赫数下的气动参数。对所得气动参数与风洞试验结果进行对比分析,确定不同马赫数下更准确的网格模型。分析结果表明:2种网格模型均可应用于修正弹的气动数值计算,但在准确性方面,结构网格模型更适用于跨声速条件下的数值计算,非结构网格模型更适用于高声速条件下的数值计算。在不同条件下,将2种模型结合起来进行数值计算,会得到更加准确的气动参数。

用声激发扰动控制边界层转捩

本文对声激发控制边界层转换问题在低湍流度风洞中作了进一步实验研究。实验成功地证实边界层的人工转换位置可以用声激发扰动控制。通过比较声激发装置的传递函数、声压和固定转捩位置所需的最小输入功率优选了性能较佳的声激发装置。用大功率扬声器驱动器产生的声扰动经模型内管道及模型表面上展向一排小孔传入边界层是一种有效可行的人工转捩控制方法。测量结果表明，强迫边界层转捩所需的声扰动强度对湍流边界层的速度型及壁面剪应力影响很小。实验中也发现高频声扰动可使离发声孔不远的下游区壁面剪应力减小２％左右。

一种紧凑无人机进气道设计和流动控制研究

在满足对发动机风扇全遮挡的前提下,提出一种双"S"弯紧凑进气道的设计方案,通过CFD计算和风洞试验验证,进气道出口流场基本满足发动机要求。另外,对采用涡流发生器方法控制流动分离的备选方案进行了试验研究,证实该方法能够降低发动机进口流场的稳态周向畸变。

类车体流固耦合现象实验及数值分析

以改进的类车体模型为对象,将流固耦合效应引入风洞实验和数值仿真中.基于车身位移测量数据,验证数值方法有效性.通过实验与仿真的方法,揭示了在引入流固耦合机制后车体所受气动力及力矩的变化规律及内在机理.研究表明:在车体设计中有必要考虑流固耦合效应.

高速列车减阻技术试验研究

为改善高速列车空气动力学性能,减小列车阻力,采用风洞试验方法针对高速列车转向架区域、车端连接区域及车底排障器导流罩区域进行优化设计与方案对比,得出如下结论:转向架区域的空间越小,减阻效果越好,若增加底部导流板可减阻3.4%,增加外风挡可减阻1.9%;排障器导流罩距轨面高度越小、后端距离转向架空腔越近,减阻效果越好,可减阻2.1%。此研究结果可为高速列车气动结构优化设计提供依据,具有重要的现实意义。

宁波环球航运广场抗震超限结构设计

宁波环球航运广场主楼为带混凝土筒体的钢混巨型结构体系,结构采用两侧筒体+中央大桁架结构形式。X向水平力由巨型桁架协调两个混凝土筒体共同承担,Y向水平力由两个混凝土筒体共同承担,两侧筒体主要为内设型钢的钢筋混凝土结构形式。除判断位移比采用刚性板模型外,其余指标的判定均应基于弹性楼板模型。从楼层刚度分布来看,在桁架层及相邻楼层、层高变化较大处,楼层出现较大刚度差异,设计时将桁架层设置为薄弱层,以加强构造措施。混凝土筒体内对应桁架位置设置劲性钢骨与桁架弦杆连接,桁架贯通对应的水平剪力墙,即在剪力墙内设置暗桁架,同时暗支撑延伸到上下各一层,以保障传力的可靠性。

FL-17风洞螺旋桨带动力控制系统

为建立FL-17风洞螺旋桨带动力试验能力,特研制一套螺旋桨带动力控制系统,该系统用于螺旋桨带动力风洞试验时电机转速的精确控制。本文介绍了控制系统的组成和设计原理,并给出风洞试验考核结果。结果表明,该系统转速控制精度≤±1 r/min,自动化程度高,具有较高的工程应用价值。

某降落伞风洞试验支撑装置力学性能分析

以某火星降落伞在2.4m×2.4m跨声速风洞的空气动力试验为背景,设计了其风洞试验的结构支撑装置,并对其进行了力学建模,得到了支持装置的数学模型,根据得到的数学模型对重力影响特性、结构静力学特性和动力学特性进行了仿真分析。结果表明设计的某火星降落伞2.4m跨声速风洞试验支撑装置具有较好的强度特性和刚度特性,满足试验要求。

复杂山地风场幅值特性试验研究

复杂山地具有与单个山体完全不同的风场特性,为了研究平均和脉动风速在复杂山地中的空间分布规律,进行了不同山体间隔距离、不同遮挡山体坡度和高度的复杂三维山体模型边界层风洞试验。试验结果表明:随着间隔距离增加,山顶近地平均风速最大加速比迅速减小;背风面山脚加速比迅速由正值减小为负值。随着遮挡山体坡度增大,山顶加速比迅速增大,最后趋于稳定。遮挡山体坡度小于临界坡度时,背风面山脚加速比为负值,反之则为正值。脉动风速均方根加速比随着遮挡距离的增大,逐渐线性向单个山体的结果靠拢;当受扰山体坡度大于遮挡山体坡度时,背风面山脚脉动风加速效应主要由受扰山体控制,反之则由遮挡山体控制。遮挡山体高度对平均风和脉动风速均方根加速比影响都较小。最后根据试验结果提出了复杂山地风场平均及脉动风速均方根计算修正模型。

不同地貌下几个典型屋盖的风压特性

在均匀流场、市郊地貌及城市地貌中对包括双坡、球壳及柱壳的几个典型屋盖进行了风洞试验,利用同步多点压力扫描技术得到屋盖的风压数据。将分布于屋盖的局部体型系数与建筑结构荷载规范进行了比较,讨论了不同地貌及风向角对屋盖风压的影响,分析了各风向角下的绝对值最大的负局部体型系数及出现的位置。发现位于双坡屋盖的屋角、屋檐及屋脊区域的风压远大于其它区域的风压,均匀流中这些屋盖的平均风压是市郊地貌屋盖的2至3倍,而市郊地貌屋盖的平均风压又是城市地貌屋盖的2至3倍。

流线型箱梁抖振力双指数广义相干函数模型

为了降低由传统简单指数相干函数模型所引起的抖振力计算误差,基于薄翼三维抖振力分析理论,提出了具有明确物理意义的双指数相干函数模型,并通过引入几个额外参数将该模型扩展至复杂钝体断面。针对大跨度桥梁中常用的流线型箱梁,进一步通过大尺度紊流场中不同缩尺比的刚性节段模型测压试验,深入研究了紊流积分尺度和箱梁特征尺寸对于抖振力空间相关性的影响。基于试验结果对上述双指数相干函数模型进行修正,以反映紊流三维效应对抖振力空间相关性的影响,并通过与推荐相干函数模型结果进行对比来分析传统简单指数函数相干函数模型的局限性。结果表明:双指数相干函数模型具有明确的物理意义,能够反映紊流空间分布特性和气动导纳对抖振力相关性的影响机理;而且与传统模型相比,其具有更高的拟合精度,能够精确描述抖振力相关性在低频的变化规律;通过引入与紊流积分尺度和箱梁特征尺寸有关的约化间距,可进一步得到能精确描述实际主梁抖振力空间相关性的双指数广义相干函数模型。

支承在弹性边界上的双曲面单层索网玻璃幕墙设计与施工

中国航海博物馆中央帆体结构为新型杂交结构,其最大亮点是位于东西帆体之间的双曲面单层索网幕墙.作为世界上首例支承在弹性边界上的双曲面单层索网玻璃幕墙,其设计与施工无先例可循,存在极大的技术风险.围绕双曲面单层索网玻璃幕墙的设计与施工,本文系统介绍了结构初始形态的确定、使用状态下的结构安全度分析、风洞试验研究、关键节点构造研究、张拉成型过程模拟、施工关键步骤等一系列问题,对同类结构的设计与施工具有借鉴价值.